天文望远镜是观测天体、捕捉天体信息的主要工具。从1609年伽利略制作第一台望远镜开始，望远镜就开始不断发展，从光学波段到全波段，从地面到空间，望远镜观测能力越来越强，可捕捉的天体信息也越来越多。人类在电磁波段、中微子、引力波、宇宙射线等方面均有望远镜。

中文名：天文望远镜

外文名：Astronomical Telescope

用途：捕获天体信息

伽利略于1609年制成的望远镜，口径4.2厘米。

望远镜起源于眼镜。人类在约700年前开始使用眼镜。公元1300年前后，意大利人开始用凸透镜制作老花镜。公元1450年左右，近视眼镜也出现了。1608年，荷兰眼镜制造商汉斯·里帕希（H.Lippershey）的一个学徒偶然发现，将两块透镜叠在一起可以清楚看到远处的东西。1609年，意大利科学家伽利略听说这个发明以后，立刻制作了他自己的望远镜，并且用来观测星空。自此，第一台天文望远镜诞生了。伽利略凭借望远镜观测到了太阳黑子、月球环形山、木星的卫星（伽利略卫星）、金星的盈亏等现象，这些现象有力地支持了哥白尼的日心说。伽利略的望远镜利用光的折射原理制成，所以叫做折射镜。

1663年，苏格兰天文学家格里高利利用光的反射原理制成格里高利式反射镜，但是由于制作工艺不成熟而未能流行。1667年，英国科学家牛顿稍微改进了格里高利的想法，制成了牛顿式反射镜，其口径只有2.5厘米，但是放大倍率超过30倍，还消除了折射望远镜的色差，这使得它非常实用。 1672年，法国人卡塞格林利用凹面镜和凸面镜，设计了现在最常用的卡赛格林式反射镜。这种望远镜焦距长而镜身短，放大倍率大，图象清晰；既可用于研究小视场内的天体，又可用以拍摄大面积的天体。哈勃望远镜采用的就是这种反射望远镜。

口径5.08米的海尔望远镜。

1781年英国天文学家赫歇尔兄妹

大天区多目标光纤光谱望远镜（LAMOST，也作郭守敬望远镜），由一台有效口径4米的望远镜组成，光学系统为施密特式，位于中国科学院国家天文台兴隆观测站。它应用主动光学技术，使它成为大口径兼大视场光学望远镜的世界之最。在曝光1.5小时内可以观测到暗达20.5等的天体。而由于它视场达5°，在焦面上可放置四千根光纤，将遥远天体的光分别传输到多台光谱仪中，同时获得它们的光谱，是世界上光谱获取率最高的望远镜。

射电

超长基线阵列

国际低频射电望远镜阵列

阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列

500米口径球面射电望远镜

阿雷西博天文台(ART)，由一台口径300米的球面射电望远镜组成，位于美国波多黎各自由邦。它曾是世界上最大的单口径射电望远镜，不仅能够接受电波，还能发射电波。过去57年来，世界各地的科学家一直使用阿雷西博望远镜研究遥远行星，发现潜在的危险小行星并寻找可能存在的地外生命。从太阳系小天体到遥远的太空深处的脉冲星，阿雷西博望远镜曾见证众多“人类第一次发现”。 2020年12月1日，阿雷西博射电望远镜坍塌阿雷西博望远镜坍塌是因为3个支撑塔全部断裂，重达900吨的接收平台直接坠落到望远镜的反射盘上。天线被砸坏，望远镜已无修复可能。

中微子

中微子是组成自然界的最基本的粒子之一。它个头小、不带电，可自由穿过地球，质量非常轻，以接近光速运动，与其他物质的相互作用十分微弱，号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它，用了20多年的时间。中微子包含天体的大量信息。由于与物质作用十分微弱，中微子天文台通常十分巨大，且建于地下。

位于南极的冰立方中微子天文台。

冰立方中微子天文台(IceCube)，由数千个中微子探测器和切伦科夫探测器组成，位于南极洲冰层下约2.4公里处，分布范围超过一立方公里。中微子与原子相撞产生的粒子名叫μ介子，生成的蓝色光束被称作“切伦科夫辐射”。由于南极冰的透明度极高，位于冰中的光学传感器能发现这种蓝光。已经冰立方天文台已作出许多科学成果。

超级神冈探测器，由约一万个中微子探测器组成，位于日本神冈一座废弃砷矿中。主结构——高41米、直径39米的水箱——在深达1000米的地下，内盛5万吨的超纯水，内壁安装数万个光电倍增管，用于观测切伦科夫辐射。其可接受太阳中微子，并解决了中微子缺失问题，作出了很多科学成果。

江门地下中微子观测站(JUNO)，是一个现正在广东省江门市建造的多物理目标的综合性实验观测站。江门中微子实验除了可以利用反应堆中微子来确定中微子的质量顺序和精确测量中微子混合参数，还可以探测太阳中微子、来自银河系及邻近星系的超新星爆发产生的中微子和超新星背景中微子，对研究恒星演化和超新星爆发机制具有重要意义。另一方面，超新星爆发与众多天体物理学和宇宙学的基本问题紧密相关，如大质量恒星的演化、中子星和黑洞的形成、重核元素的合成、伽马射线暴和高能宇宙线的起源等。

引力波

引力波是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年，爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果，因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。相比之下，引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中，因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。科学家们已经利用更为灵敏的探测器证实了引力波的存在。最为灵敏的探测器是LIGO，更多的空间引力波天文台(中国的中国科学院太极计划，和中山大学的天琴计划)正在筹划当中。

LIGO的一个干涉仪。

激光干涉引力波天文台(LIGO)，由两个干涉仪组成，每一个都带有两个4千米长的臂并组成L型，分别位于相距3000千米的美国华盛顿州和路易斯安娜州。每个臂由直径为1.2米的真空钢管组成，一旦引力波闯入地球，引发时空震荡，干涉臂距离就会变动，这将让干涉条纹变化，依此确定引力波强度。 2017年8月17日，它首次发现双中子星并合引力波事件。

宇宙射线

宇宙射线是来自外太空的带电高能次原子粒子。它们可能会产生二次粒子穿透地球的大气层和表面。主要的初级宇宙射线（来自深太空与大气层撞击的粒子）成分在地球上一般都是稳定的粒子，像是质子、原子核、或电子。但是，有非常少的比例是稳定的反物质粒子，像是正电子或反质子，这剩余的小部分是研究的活跃领域。

大约89%的宇宙射线是单纯的质子，10%是氦原子核（即α粒子），还有1%是重元素。这些原子核构成宇宙线的99%。孤独的电子（像是β粒子，虽然来源仍不清楚），构成其余1%的绝大部分；γ射线和超高能中微子只占极小的一部分。这些粒子的来源可能是太阳（或其它恒星）或来自遥远的可见宇宙，由一些还未知的物理机制产生的。宇宙射线的能量可以超过1020eV，远超过地球上的粒子加速器可以达到的1012至1013 eV。

LHAASO完工的缪子探测器阵列。

高海拔宇宙线观测站(LHAASO)是世界上正在建设的海拔最高（4410米）、规模最大（2040亩）、灵敏度最强的宇宙射线探测装置，位于中国四川省稻城县海子山。观测站分为四个部分：电磁粒子探测阵列、缪子探测器阵列、水切伦科夫探测器阵列和广角切伦科夫探测器阵列。2016年7月开始基础设施建设，2020年12月6日缪子探测器阵列完工。

空间望远镜

太空是良好的天文观测场所。由于没有地球大气的屏蔽和干扰，很多类型的天文望远镜都选址太空。这些观测器大多设计精良，而且功能齐全，有的兼有望远镜和探测器的功能。

哈勃空间望远镜。

哈勃望远镜是以天文学家爱德温·哈勃为名的在地球轨道的望远镜。由于它位于地球大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处：影像不受大气湍流的扰动、视宁度绝佳，且无大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。它于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。它成功弥补了地面观测的不足，帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题，使得人类对天文物理有更多的认识。此外，哈勃的超深空视场则是天文学家能获得的最深入、也是最敏锐的太空光学影像。

开普勒太空望远镜是NASA设计来发现环绕着其他恒星之类地行星的太空望远镜，以天文学家开普勒命名。它利用凌日的方法来观测恒星以检查它是否存在行星。在整个生命周期（2009-2018）中，共发现两千多颗候选行星，48颗位于宜居带的行星。

盖亚望远镜公布的银河系恒星照片。

盖亚太空望远镜是欧航局设计的恒星望远镜，用来精细观测银河系中1%恒星的位置和运动数据，用以解答银河系的起源和演化问题。盖亚望远镜已得到大量恒星的数据。

凌日系外行星勘测卫星(TESS，也作苔丝)是NASA设计的行星望远镜，于2018年4月发射升空，旨在接棒开普勒太空望远镜，成为NASA新一代主力系外行星探测器。“苔丝”通过检测恒星亮度随时间变化的光曲线来寻找行星。一旦出现“凌日”现象，即当行星掠过恒星表面时，恒星的亮度就会像发生日食一样有所下降。“苔丝”上搭载着最尖端的探测仪器，如果锁定类似地球的岩石行星，就可以由NASA后续发射的詹姆斯·韦伯望远镜观察其大气环境，寻找生物存在的特征。

暗物质粒子探测卫星(DAMPE，也作悟空)，由中科院研发，是世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。DAMPE可以探测高能伽马射线、电子和宇宙射线。它由一个塑料闪烁探测器、硅微条、钨板、电磁量能器和中子探测器组成。DAMPE的主要科学目标是以更高的能量和更好的分辨率来测量宇宙射线中正负电子之比，以找出可能的暗物质信号。它也有很大潜力来加深人类对于高能宇宙射线的起源和传播机制的理解，也有可能在高能γ射线天文方面有新发现。

威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)是NASA设计的探测宇宙微波背景辐射的探测器，以美国天文学家威尔金森命名。

雨燕卫星(Swift)是NASA等研制的γ射线暴观测卫星。用于探测宇宙中的γ射线暴。

准备中的帕克太阳观测器。

帕克太阳探测器(PSP)，是以太阳风科学家尤里·帕克命名的航天器，是NASA第一次以健在人物命名的航天器。它是第一个飞入太阳日冕的飞行器，仅仅位于太阳表面上方9个太阳半径处。太阳探测器的仪器探测它们遇到的等离子体、磁场和波、高能粒子和尘埃。它们也对太阳探测器轨道附近以及日冕底部的偶极结构的日冕结构成像。

钱德拉X射线天文台(CXO)，是NASA于1999年发射的一颗X射线天文卫星，以物理学家钱德拉塞卡命名。目的是观测天体的X射线辐射，其特点是兼具极高的空间分辨率和谱分辨率，被认为是X射线天文学上具有里程碑意义的空间望远镜，标志着X射线天文学从测光时代进入了光谱时代。